低流量预适应心肌保护的实验研究
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作者：唐建伟 杨辰垣 周俊安
单位：唐建伟(南京医科大学附属南京第一医院心胸外科 南京，210006)；杨辰垣(同济医科大学心血管病研究所心外科)；周俊安(深圳市卫生局)
关键词：低流量缺血预适应；冷晶体停搏；心肌缺血
临床心血管病杂志000815 摘要 目的：探讨低流量预适应对缺血心肌的保护作用。方法：采用离体大鼠工作心模型，大鼠共32只，随机分成两组。实验以低流量缺血预适应结合冷晶体停搏，行心肌保护研究(预适应组)，并与单纯冷晶体停搏、低温保存之心肌(对照组)进行对比研究。每组中各半数(8只)在缺血末测心肌ATP含量。结果：预适应组心肌缺血后心功能的恢复、ATP的含量均明显高于对照组，且心肌超微结构损害较轻，心肌酶释放明显减少。结论：低流量缺血预适应对心肌有保护作用。
Experilmental study of effect of low-flow preconditioning
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on heart preservation
TANG Jian-wei
(Department of Chest and Heart Surgery,the First Hospital of Nanjing,Nanjing Medical University,Nanjing 210006)
YANG Chen-yuan
(Department of Heart Surgery,Institute of Cardiovascular Disease,Tongji Medical University)
ZHOU Jun-an
(Health Bureau,Shenzhen)
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Abstract Objective:To evaluate the protective effects of low-flow preconditioning before hypothermic cardioplegic arrest on isolated rat working heart subjected to 120 minutes of ischemia.Method:The isolated rat working heart models (n=32),which were randomly divided into 2 groups,were used in this study.The cardiac arrest was induced with St.Thomas Ⅱ solution after low-flow preconditioning in group Ⅰ;In group Ⅱ,the cardiac arrest was induced only with St.Thomas Ⅱ solution without preconditioning.In 8 of each group,myocardial ATP content was determined at the end of ischemia.Result:In group Ⅰ,recovery of heart function was better than group 2.The myocardial ATP content was higher and microstructure damage was lesser in group 1.The myocardial enzyme release also was smaller in group 1.Conclusion:Low-flow ischemic preconditioning prior to cardioplegic arrest enhances myocardial function recovery after prolonged cardioplegic arrest,preserves more ATP and reduces release of LDH.
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Key words Low-flow preconditioning Hypothermic cardioplegic arrest Myocardial ischemia
已有研究表明，先于冷晶体停搏及低温保存前的缺血预适应能加强缺血后的心功能恢复，减轻缺血再灌注损伤〔1～3〕。本研究于冷晶体停搏和低温保存前采用低流量灌注行缺血预适应，以探讨这种预适应方式对缺血心肌的保护作用。
1 材料与方法
Wistar大鼠32只，体重260～300 g，随机分成两组，制作Langendorff灌注模型。37℃ Krebs-Henseleit(K-H)液行主动脉灌注15 min后，转左心工作态。主动脉灌注压8.82 kPa，左房灌注压1.17 kPa，左室后负荷8.82 kPa。低流量灌注期间主动脉压2.94 kPa，左心工作10 min后记录所测数据。另取一组大鼠8只，仅在心脏工作10 min时取缺血前心肌，测量心肌ATP含量。预适应组及对照组均以4℃ St.ThomasⅡ号心停液诱导心脏停搏(20 ml/kg)。预适应组于冷晶体诱导停搏前行20 min低流量灌注。心肌灌注压为2.94 kPa，灌注20 min。心停期间每隔30 min等量灌注冷停液。两组中各取大鼠8只在缺血末测心肌ATP含量。实验观察指标：心率(HR)、左室收缩压(LVSP)、左室压力微分(±dp/dtmax)，心排血量(CO)和冠状动脉流量(CF)；取左室全层心肌40～60 mg，以荧光酶法测定心肌ATP含量；收集缺血前5 min的CF测定心肌乳酸脱氢酶(LDH)，计算心肌酶释放值(IU/100 g湿重)。取缺血前及复灌末心肌，观察超微结构变化。所有数据以±s表示，统计学方法采用t检验。心功能恢复程度的计算，以复跳后不同时间各动力学指标与缺血前基础值相比的百分数表示。
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2 结果
2.1 心脏功能
复灌注30 min末，两组间HR和LVSP相比有显著性差异(P<0.05)。
两组血流动力学变化见表1。
表1 两组8只鼠心脏血流动力学变化±s 参数
组别
缺血前
缺血后
10 min
20 min
30 min
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+dp/dtmax/(kPa.s-1)
预处理组
625±102.4
92.2±11.32)
89.6±9.41)
87.4±8.32)
对照组
613±97.2
82.1±10.4
79.2±7.9
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73.4±6.4
-dp/dtmax/(kPa.s-1)
预处理组
338±79.1
90.3±8.42)
86.4±9.72)
80.7±8.83)
对照组
342±82.3
81.6±12.2
, 百拇医药
76.5±13.5
70.1±14.2
CF/(ml.min-1)
预处理组
13.4±0.5
94.4±10.12)
96.6±7.83)
90.2±5.42)
对照组
13.1±0.8
, http://www.100md.com 82.6±9.7
79.7±8.9
72.1±7.6
CO/(ml.min-1)
预处理组
47.8±9.4
91.8±7.72)
90.2±6.82)
86.7±9.12)
对照组
45.2±7.6
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75.2±9.6
74.6±8.4
70.8±5.3
与对照组比较1)P<0.05，2)P<0.01，3)P<0.0012.2 心肌ATP含量变化
对照组和预处理组(每组8只)缺血2 h末，ATP含量分别为(1.94±0.61)μmol/g∶(2.58±0.54)μmol/g(P<0.05)；复灌30 min后分别为(1.81±0.44)μmol/g∶(2.52±0.36)μmol/g(P<0.01)。
2.3 心肌酶
对照组和预处理组(每组8只)缺血前心肌LDH分别为(8.7±3.3)IU/100 g、(9.3±2.4)IU/100 g，复灌后两组心肌LDH释放均增加，分别为(334.2±91.3)IU/100 g、(171.3±46.2)IU/100 g，对照组较预处理组增加明显(P<0.01)。
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2.4 心肌超微结构
缺血后，预适应组线粒体肿胀，有少量空泡形成。对照组线粒体扩张，大小不等，有较多空泡形成，其中有膜状物及细颗粒形成，部分肌丝断裂。
3 讨论
有效的心肌保护及延长心肌保存的时限，一直是心脏外科研究的重点。传统的心肌保护基于低温和心停液的作用，研究的重点集中于心停液成分的改良，灌注方法的变化，心肌温度的调控及提供心肌细胞的能量基质等方面。这些方法为心肌提供了有效的外源性心肌保护措施。
自1986年Murry发现缺血预适应现象至今，众多的研究显示缺血预适应是心肌细胞对抗缺血再灌注损伤最有效的内源性自身保护措施〔4～6〕。至今，部分预适应研究已经结合传统的外源性心肌保护方法，试图更有效地提供对抗心肌缺血再灌注损伤。已有研究表明预适应结合低温和冷晶体停搏能有效地延长心肌保存时限。
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本实验显示先于低温和冷晶体停搏前20 min的低流量缺血预适应，于缺血后其心功能的恢复明显优于单纯冷晶体停搏组，且心肌LDH的漏出减少，心肌超微结构损伤减轻。同时，本实验发现预适应组于缺血末及复灌30 min末所测心肌标本ATP含量明显高于同期对照组，这一结果表明该预适应可能是延缓了心肌ATP的消耗，或促进缺血心肌ATP合成，仰或两者兼备。尽管其确切的机制尚未明了，有研究表明预适应加速了线粒体ATP合成基因的表达；促进了心肌细胞抗氧化酶的合成，提高抗氧化酶的活性，而这些酶具有代谢氧自由基的能力〔2～4〕，进而稳定了心肌细胞的单位膜结构，减少了心肌酶的漏出，减轻了心肌超微结构的损伤，因而促进了缺血后心功能的恢复。
本实验所显示的结果表明，先于低温和冷晶体停搏前的低流量缺血预适应，较单纯低温和冷晶体停搏保护的心肌具有明显优越性，从而延长了心肌耐受缺血的时限，提供了值得研究的心肌保护方法。
参考文献
, 百拇医药
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(收稿 1999-11-22 修回 2000-07-04), http://www.100md.com